Sıkılama Malzemesi Seçiminin Patlatma Performansına Etkisi: Taş Tozu ile Taş Tozu-Mıcır Karışımının Karşılaştırmalı Analizi

Yıl 2026, Cilt: 41 Sayı: 1, 181 - 194, 25.03.2026

Meriç Can Özyurt

https://doi.org/10.21605/cukurovaumfd.1802584

https://izlik.org/JA35FA33HL

Öz

Patlatma uygulamalarında, zaman kısıtı veya özensizlik nedeniyle sıkılama genellikle yetersiz kalmakta ve uygun malzeme seçiminde belirsizlikler yaşanmaktadır. Mevcut literatür, yaygın olarak kullanılan taş tozu ve taş tozu-mıcır karışımının performansını kapsamlı ve karşılaştırmalı bir şekilde inceleyen çalışmalar açısından sınırlıdır. Bu bağlamda, bu çalışmanın temel amacı, söz konusu malzemelerin hem parçalanma performansı hem de titreşim/hava şoku gibi çevresel etkiler üzerindeki rolünü sistematik bir saha çalışması ile araştırmaktır. Elde edilen bulgular, taş tozu-mıcır karışımının, gaz kaçağını minimize etmede, enerji verimliliği sağlamada ve parçalanma performansını artırmada taş tozuna kıyasla belirgin bir üstünlük sergilediğini ortaya koymuştur. Ayrıca, titreşim ve hava şoku yayılımında daha kontrollü ve öngörülebilir bir davranış paterni oluşturduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Delme ve Patlatma , Sıkılama Malzemesi , Patlatma Kaynaklı Çevresel Etkiler , Patlatma ile Kaya Parçalanması

Etik Beyan

Bu çalışmanın analizleri, Trakya Bölgesi'ndeki 10 farklı taş ocağından toplanan kapsamlı bir ham veri setine dayanmaktadır. Söz konusu veri seti, daha önce Arslan vd. (2024) ve Ozyurt vd. (2025) tarafından yayımlanan iki çalışmada kullanılmış olup, bu çalışmalarda yazar, hem danışman hem de başyazar olarak görev almıştır. Bahsi geçen ilk çalışmalar, genel patlatma verimliliğinin değerlendirilmesi ve kayaç parçalanmasına yönelik tahmin modelleri geliştirilmesine odaklanmıştır. Mevcut çalışma ise, aynı ham veri setinin sistematik bir ikincil analizini içermektedir. Veriler, bu kez sıkılama malzemesi performansının karşılaştırmalı analizi odağında yeniden değerlendirilmiştir. Bu yeni bakış açısıyla, titreşim ve hava şoku parametreleri için yeni regresyon modelleri türetilmiş, parçalanma verileri sıkılama tipine göre kıyaslanmış ve gaz kaçağı gözlemleri sistematik bir şekilde sınıflandırılmıştır. Böylece, aynı birincil veriler kullanılarak, özgün bir bakış açısı ve alana yeni katkılar sunan sonuçlar elde edilmiştir. Bu makale içerisinde hem bu bilgiye yer verilmiş, hem bu çalışmalara kaynakçaya eklenmiş, hem de bu çalışmaların yazarlarına teşekkür edilmiştir.

Destekleyen Kurum

Bu araştırmanın saha çalışmaları, Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) tarafından finansal olarak desteklenmiştir.

Proje Numarası

Bu araştırmanın saha çalışmaları, Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) tarafından finansal olarak desteklenmiştir.

Teşekkür

Yazar, bu araştırmanın gerçekleştirilmesinde sağladığı finansal destek için Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu'na (TÜBİTAK) içten şükranlarını sunar. Çalışmanın saha aşamasındaki değerli katkılar için ayrıca; Ento Maden İnşaat Sanayi & Ticaret Ltd. Şti.'nden Sayın Abdulkadir ARSLAN'a saha çalışmalarındaki desteği için, Tessan Maden İnşaat Sanayi Turizm Ve Ticaret Anonim Şirketi'nden Sayın Hilal Erem MUTLU ve Erdemir Maden Sanayi ve Ticaret A.Ş.'den Sayın Taki Can ODABAŞI'na saha çalışmaları ve verilerin birincil değerlendirilmesindeki özverili katılımları için, NITRONET Patlayıcı Madde Ticaret Ltd. Şti. Trakya Bölge Sorumlusu Sayın Ünal GÜNDÜZ ve Nobel Patlayıcı Sanayi A.Ş. Marmara Bölge Sorumlu Yardımcısı Sayın Cevdet Burkay ZAİF'e ise çalışma sahalarına erişim ve gerekli izinlerin sağlanmasındaki destekleri için müteşekkir olduğunu belirtir.

The Effect of Stemming Material Selection on Blasting Performance: A Comparative Analysis of Pure Stone Dust and Stone Dust-Gravel Mixture

https://izlik.org/JA35FA33HL

Öz

In blasting applications, stemming is often neglected or performed inadequately, leading to uncertainties in optimal material selection. While stone dust and stone dust-gravel mixtures are commonly used, a comprehensive, field-based comparison of their performance is lacking in the literature. This study systematically investigates the role of these two materials on both fragmentation performance and environmental effects through a secondary analysis of extensive field data from 10 quarries. The findings demonstrate that the stone dust-gravel mixture exhibits distinct superiority over pure stone dust in minimizing gas leakage, providing energy efficiency, and enhancing fragmentation performance. Furthermore, the mixture resulted in a more controlled and predictable behavior pattern in the propagation of ground vibration and air overpressure.

Anahtar Kelimeler

Drilling and Blasting , Stemming Material , Blast-Induced Environmental Effects , Rock Fragmentation by Blasting

Etik Beyan

The analyses of this study are based on a comprehensive raw data set collected from 10 different quarries in the Thrace Region. The mentioned data set was previously used in two studies published by Arslan et al. (2024) and Ozyurt et al. (2025), and in these studies, the author served as both an advisor and the lead author. The aforementioned initial studies focused on the general evaluation of blasting efficiency and the development of prediction models for rock fragmentation. The current study, however, involves a systematic secondary analysis of the same raw data set. The data were re-evaluated this time with a focus on the comparative analysis of stemming material performance. With this new perspective, new regression models for vibration and air overpressure parameters were derived, fragmentation data were compared based on stemming type, and gas leakage observations were systematically classified. Thus, by using the same primary data, an original perspective and results contributing new insights to the field were obtained. Within this article, this information has been included, these studies have been added to the references, and the authors of these studies have been thanked.

Destekleyen Kurum

The field studies of this research have been financially supported by The Scientific and Technological Research Council of Turkey (TÜBİTAK).

Proje Numarası

Bu araştırmanın saha çalışmaları, Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) tarafından finansal olarak desteklenmiştir.

Teşekkür

The author expresses his sincere gratitude to The Scientific and Technological Research Council of Turkey (TÜBİTAK) for the financial support provided in the realization of this research. For the valuable contributions during the field phase also; to Mr. Abdulkadir ARSLAN from Ento Mining Construction Industry & Trade Ltd. Co. for his support in the field studies, to Ms. Hilal Erem MUTLU from Tessan Mining Construction Industry Tourism And Trade Inc. and to Mr. Taki Can ODABAŞI from Erdemir Mining Industry and Trade Inc. for their devoted participation in the field studies and primary evaluation of the data, to Mr. Ünal GÜNDÜZ, Thrace Regional Manager of NITRONET Explosive Material Trade Ltd. Co. and to Mr. Cevdet Burkay ZAİF, Assistant Marmara Regional Manager of Nobel Explosive Industry Inc. he states that he is grateful for their support in providing access to the study sites and the necessary permissions.

Kaynakça

• 1. Kalaycı Şahinoğlu, Ü. (2024). Patlatma sonucu meydana gelen hava şoku ve partikül madde yayılımı arasındaki ilişkinin araştırılması. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 39(3), 831-837.
• 2. Kadem, B. ve Karadoğan, A. (2025). Basamak patlatma tasarımı ve analizi yapabilen bir mobil uygulama yazılımının geliştirilmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 40(3), 725-741.
• 3. Shi, X., Zhang, Z., Qiu, X. & Luo, Z. (2023). Experiment study of stemming length and stemming material impact on rock fragmentation and dynamic strain. Sustainability, 15, 13024.
• 4. Peng, J., Zhang, F., Du, C. & Yang, X. (2020). Effects of confining pressure on crater blasting in rock-like materials under electric explosion load. International Journal of Impact Engineering, 139, 103534.
• 5. Sanchidrián, J.A., Segarra, P. & López, L.M. (2007). Energy components in rock blasting. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 44, 130-147.
• 6. Ouchterlony, F., Nyberg, U., Olsson, M., Bergqvist, I., Granlund, L. & Grind, H. (2004). Where does the explosive energy in rock blasting rounds go? Science and Technology of Energetic Materials, 65, 53-64.
• 7. Cevizci, H. (2010). Açık ocak patlatmalarında sıkılama parametresinin patlatma verimliliğine etkisi. Yüksek lisans tezi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta.
• 8. Boshoff, D. & Webber-Youngman, R.C.W. (2011). Testing stemming performance, possible or not? Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 111, 871-874.
• 9. Snelling, W. & Hall, C. (1912). The effects of stemming on the efficiency of explosives. USBM-TP, 17, 1-20.
• 10. Choudhary, B.S. & Agrawal, A. (2022). Minimization of blast-induced hazards and efficient utilization of blast energy by implementing a novel stemming plug system for eco-friendly blasting in open pit mines. Natural Resources Research, 31, 3393-3410.
• 11. Sari, M., Ghasemi, E. & Ataei, M. (2014). Stochastic modeling approach for the evaluation of backbreak due to blasting operations in open pit mines. Rock Mechanics and Rock Engineering, 47, 771-783.
• 12. Zhang, Z., Hou, D., Guo, Z. & He, Z. (2020). Laboratory experiment of stemming impact on rock fragmentation by a high explosive. Tunnelling and Underground Space Technology, 97, 103257.
• 13. Fourney, W.L., Barker, D.B. & Holloway, D.C. (1981). Model studies of explosive well stimulation techniques. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 18, 113-127.
• 14. Choudhary, B.S. & Rai, P. (2013). Stemming plug and its effect on fragmentation and muckpile shape parameters. International Journal of Mining and Mineral Engineering, 4, 296-311.
• 15. Prasad, S., Choudhary, B.S. & Mishra, A.K. (2017). Effect of stemming to burden ratio and powder factor on blast induced rock fragmentation-A case study. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 225, 012191.
• 16. Shahrin, M.I., Abdullah, R.A., Jeon, S., Jeon, B., Sa’ari, R. & Alel, M.N.A. (2019). Numerical simulation on the effect of stemming to burden ratio on rock fragmentation by blasting. In Proceedings of the International Symposium on Rock Engineering for Innovative Future, Okinawa, Japan, 1-4.
• 17. Chen, M., Ye, Z., Wei, D., Lu, W. & Yan, P. (2021). The movement process and length optimization of deep-hole blasting stemming structure. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 146, 104836.
• 18. Cevizci, H. & Özkahraman, H.T. (2012). The effect of blast hole stemming length to rockpile fragmentation at limestone quarries. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 53, 32-35.
• 19. Mpofu, M., Ngobese, S., Maphalala, B., Roberts, D. & Khan, S. (2021). The influence of stemming practice on ground vibration and air blast. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 121, 1-10.
• 20. Oates, T.E. & Spiteri, W. (2021). Stemming and best practice in the mining industry: A literature review. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 121, 1-11.
• 21. Cevizci, H. (2012). A newly developed plaster stemming method for blasting. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 112(8), 1071-1078.
• 22. Kojovic, T. (2005). Influence of aggregate stemming in blasting on the SAG mill performance. Minerals Engineering, 18, 1398-1404.
• 23. Cevizci, H. (2013). A new stemming application for blasting: A case study. Rem: Revista Escola de Minas, 66(4), 513-519.
• 24. Cevizci, H. (2014). Fragmentation, cost and environmental effects of plaster stemming method for blasting at a basalt quarry. Archives of Mining Sciences, 59, 835-846.
• 25. Cevizci, H. (2019). Comparison of the efficiency of plaster stemming and drill cuttings stemming by numerical simulation. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 119, 465-470.
• 26. Cevizci, H. & Sürücüoğlu, H. (2021). Alçı sıkılama yöntemi için arazide uygulama kolaylığının araştırılması. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 25(1), 36-43.
• 27. Sharma, S.K. & Rai, P. (2015). Investigation of crushed aggregate as stemming material in bench blasting: A case study. Geotechnical and Geological Engineering, 33, 1449-1463.
• 28. Zhang, Z., Qiao, Y., Chi, L. & Hou, D. (2021). Experimental study of rock fragmentation under different stemming conditions in model blasting. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 143, 104797.
• 29. Zhang, Z. (2016). Rock fracture and blasting: Theory and applications. Butterworth-Heinemann/Elsevier, Oxford, UK.
• 30. Zhang, Z., Gong, F., Kozlovskaya, E. & Aladejare, A. (2023). Characteristic impedance and its applications to rock and mining engineering. Rock Mechanics and Rock Engineering, 56, 3139-3158.
• 31. Arslan, A., Mutlu, H.E., Odabaşı, T.C. ve Özyurt, M.C. (2024). Trakya Bölgesinde gerçekleştirilen patlatmalı kazı çalışmalarının verimlilik açısından değerlendirilmesi. TÜBİTAK 2209A Projesi.
• 32. Ozyurt, M.C., Karadogan, A., Kalayci Sahinoglu, U., Ozer, U., Mutlu, H.E. & Odabasi, T.C. (2025). Establishment of a novel fragmentation prediction model incorporating rock’s response time to blasting. Applied Sciences, 15, 9447.
• 33. Yurtsever, A. (1996). 1/200.000 scale exploratory Thrace geological map promotion report. MTA Genel Müdürlüğü, İstanbul.
• 34. Guler, O. & İskân, B. (2021). Kırklareli province – Vize district – Evrencik village, TRAÇİM Çimento San. ve Tic. A.Ş. Vize Cement Factory geological and hydrogeological research of mining license areas (IR 64145, IR 20062296, IR 20062297, IR 20062298) and their surroundings (Teknik Rapor).
• 35. Keskin, C. (1971). Geology of the Pınarhisar area. Türkiye Jeoloji Bülteni, 14(1), 31-83.
• 36. Uçankuş, T., Koyuncu, F.T., Göveli, A., Büyüktanir, S.A., Taştan, F. ve Dursun, K. (2014). Limak Batı Çimento San. ve Tic. A.Ş. kalker ocağı, ruhsat no: 200901722, nihai ÇED raporu. Ankatek Çevre Mad. Mühendislik Ltd. Şti., Ankara.
• 37. Atalık, E. (1987). Thrace Basin Soğucak Formation sedimentary environments and microfacies analysis (Yayımlanmamış teknik rapor No: 2305). TPAO Arama Grubu Arşivi.
• 38. Atalık, E. (1992). Depositional systems of the Osmancık Formation in the Thrace basin. Doktora tezi. Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• 39. Celikkurt, K.C. (2020). The sedimentology of coal and uranium bearing sequences in the Saray and Vize area. Yüksek lisans tezi. İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı, İstanbul.
• 40. Uz, B. (2007). Study and evaluation report of the geological/structural, mineralogical-petrographical and physico-mechanical properties of the crushed stone quarry of Akdağlar Madencilik A.Ş. located in Ayazağa Village Cendere Locality. İstanbul Teknik Üniversitesi Maden Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, İstanbul.
• 41. Langefors, U. & Kihlström, B. (1962). The modern technique of rock blasting (2nd ed.). John Wiley & Sons, New York.
• 42. Olofsson, S.O. (1988). Applied explosives technology for construction and mining (2nd ed.). Applex, Arla, Sweden.
• 43. Jimeno, C.L., Jimeno, E.L. & Carcedo, F.J.A. (1995). Drilling and blasting of rock. A.A. Balkema, Rotterdam.